NO324096B1 - Mixing and method of sealing an annulus between a borehole and a liner - Google Patents

Mixing and method of sealing an annulus between a borehole and a liner Download PDF

Info

Publication number
NO324096B1
NO324096B1 NO20021313A NO20021313A NO324096B1 NO 324096 B1 NO324096 B1 NO 324096B1 NO 20021313 A NO20021313 A NO 20021313A NO 20021313 A NO20021313 A NO 20021313A NO 324096 B1 NO324096 B1 NO 324096B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
particulate material
binder
borehole
annulus
mixture
Prior art date
Application number
NO20021313A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO20021313D0 (en
NO20021313L (en
Inventor
Douglas Alexander Espin
Luis Carlos Genolet
Juan Carlos Chavez
Marie Alejandra Jimenez
Original Assignee
Intevep Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intevep Sa filed Critical Intevep Sa
Publication of NO20021313D0 publication Critical patent/NO20021313D0/en
Publication of NO20021313L publication Critical patent/NO20021313L/en
Publication of NO324096B1 publication Critical patent/NO324096B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • E21B33/14Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like for cementing casings into boreholes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/005Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing gelatineous or gel forming binders, e.g. gelatineous Al(OH)3, sol-gel binders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/44Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing organic binders only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S507/00Earth boring, well treating, and oil field chemistry
    • Y10S507/906Solid inorganic additive in defined physical form
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/734Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc.
    • Y10S977/753Fullerenes, i.e. graphene-based structures, such as nanohorns, nanococoons, nanoscrolls or fullerene-like structures, e.g. WS2 or MoS2 chalcogenide nanotubes, planar C3N4, etc. with polymeric or organic binder
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/70Nanostructure
    • Y10S977/773Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/895Manufacture, treatment, or detection of nanostructure having step or means utilizing chemical property
    • Y10S977/896Chemical synthesis, e.g. chemical bonding or breaking

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en blanding for tetting av borehull, spesielt for tetting av ringrommet mellom et borehull og en f6ring som er anbrakt i borehullet. The invention relates to a method and a mixture for sealing boreholes, in particular for sealing the annulus between a borehole and a liner which is placed in the borehole.

Under ferdigstillingen av en underjordisk brønn, spesielt en hydrokarbonpro-duserende brønn eller en injeksjonsbrønn, anbringes en foring inne i brønnen etter boring, slik at det fås en kanal gjennom hvilken fluider kan transporteres. Vanligvis blir foringen sementert på plass ved at et sementmateriale anbringes i ringrommet for å danne en ringformet tetning mellom foringen og de geologiske lag gjennom hvilke borehullet er blitt boret, for å stive opp borehullet og foringen. During the completion of an underground well, especially a hydrocarbon-producing well or an injection well, a liner is placed inside the well after drilling, so that a channel is obtained through which fluids can be transported. Typically, the casing is cemented in place by placing a cementitious material in the annulus to form an annular seal between the casing and the geological strata through which the borehole has been drilled, to stiffen the borehole and casing.

I patentpublikasjon US 5,411,092 beskrives en fremgangsmåte for sementering av en brønn ved å kombinere vann, masovnslagg og trinatriumfosfat til dannelse av en sementslurry, plassering av sementslurryen i brønnen og herding derav. I patentpublikasjon US 6,152,227 beskrives en fremgangsmåte for boring og sementering, hvorved borefluidet tilsettes sementerende materiale som får filterkaken til å herde med sement som påfølgende tilføres borehullet. Ingen av de nevnte publikasjoner vedrører sementering av foringsrør i en brønn hvorved det partikkelformige materialet er et steinmateriale og det anvendes et bindemiddel omfattende en alkoholsyresuspensjon av nanopartikler. Patent publication US 5,411,092 describes a method for cementing a well by combining water, blast furnace slag and trisodium phosphate to form a cement slurry, placing the cement slurry in the well and curing it. Patent publication US 6,152,227 describes a method for drilling and cementing, whereby a cementing material is added to the drilling fluid which causes the filter cake to harden with cement which is subsequently fed into the borehole. None of the aforementioned publications relate to the cementation of casing in a well whereby the particulate material is a stone material and a binder comprising an alcoholic acid suspension of nanoparticles is used.

Konvensjonelle sementmaterialer som benyttes for slik tetting, taper i bestandighet som følge av kjemisk angrep, høy temperatur og/eller fluider som finnes i brønnens omgivelser. Dessuten vil en sementoppslemming kunne gi ufullstendig tetting mellom borehullet og foringen og kan ofte tillate fluidmigrering eller kanaldannelse som hindrer oppnåelse av den effektive tetning som ønskes. Dessuten er det påkrevet med en kort herdetid. Conventional cement materials used for such sealing lose their durability as a result of chemical attack, high temperature and/or fluids found in the well's surroundings. In addition, a cement slurry can provide an incomplete seal between the borehole and the casing and can often allow fluid migration or channel formation which prevents the achievement of the desired effective seal. In addition, a short curing time is required.

Videre forholder det seg slik, at når sementen først har herdet fullstendig, vil den utgjøre en meget stiv struktur og kunne skades dersom omgivelsene i hvilke den er anbrakt skulle undergå endringer og lignende. Furthermore, once the cement has hardened completely, it will form a very rigid structure and could be damaged if the environment in which it is placed should undergo changes and the like.

Det er således klart at det er behov for en forbedret fremgangsmåte og blanding for tetting av brønnhull. It is thus clear that there is a need for an improved method and mixture for sealing well holes.

Det er følgelig et første siktemål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og en blanding for tetting av brønnhull og ringformede rom inne i slike brønner, for derigjennom å unngå de ovenfor omtalte problemer. It is consequently a first aim of the present invention to provide a method and a mixture for sealing well holes and annular spaces inside such wells, thereby avoiding the above-mentioned problems.

Det er videre et siktemål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en slik fremgangsmåte og blanding som ikke resulterer i vesentlig økte kostnader. It is further an aim of the present invention to provide such a method and mixture which does not result in significantly increased costs.

Et ytterligere siktemål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik fremgangsmåte og blanding som kan anbringes i konvensjonelle brønner ved bruk av konvensjonelt utstyr. A further aim of the invention is to provide such a method and mixture which can be placed in conventional wells using conventional equipment.

Andre siktemål og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av det nedenstående. Other aims and advantages of the invention will be apparent from the following.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN SUMMARY OF THE INVENTION

Ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse er de ovenfor omtalte siktemål og fordeler blitt realisert. With the help of the present invention, the aims and advantages mentioned above have been realized.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for tetting av et ringrom mellom et borehull og en foring, omfattende: å tilveiebringe et flytende tetningssystem omfattende et partikkelformig materiale og et bindemiddel, According to the invention, a method for sealing an annulus between a borehole and a casing is provided, comprising: providing a liquid sealing system comprising a particulate material and a binder,

å anbringe det flytende tetningssystem i ringrommet, hvorved det partikkelformige materiale adhererer til borehullets vegger og foringen, og placing the liquid seal system in the annulus, whereby the particulate material adheres to the walls of the borehole and the casing, and

å herde det flytende tetningssystem, slik at det dannes en fast tetning i ringrommet, to harden the liquid sealing system, so that a solid seal is formed in the annulus,

særpreget ved at det partikkelformige materiale omfatter et steinmateriale, og at bindemidlet omfatter en alkohol-syre-suspensjon av nanopartikler. characterized by the fact that the particulate material comprises a stone material, and that the binder comprises an alcohol-acid suspension of nanoparticles.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes likeledes en blanding for tetting av borehull, omfattende According to the invention, a mixture for sealing boreholes is also provided, comprising

et flytende tetningssystem inneholdende et partikkelformig materiale og et bindemiddel, og at bindemidlet lar seg aktivere til å binde partikler av det partikkelformige materiale og å danne en fast tetning, a liquid sealing system containing a particulate material and a binder, and that the binder can be activated to bind particles of the particulate material and to form a solid seal,

særpreget ved at det partikkelformige materiale omfatter et steinmateriale, og at bindemidlet omfatter en alkohol-syre-suspensjon av nanopartikler. characterized by the fact that the particulate material comprises a stone material, and that the binder comprises an alcohol-acid suspension of nanoparticles.

Blandingen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilveiebringer et system som adhererer til brønnhullet og foringen og derved sikrer tetningen bedre bestandighet, med vesentlig redusert tilbøyelighet til fluidmigrering, kanaldannelse og lignende. Videre gir fremgangsmåten og blandingen ifølge oppfinnelsen en mer fleksibel sluttstruktur som er mindre utsatt for skade som følge av geografiske endringer og lignende, og blandingen kan fremstilles til kostnader som er sammenlignbare med kostnadene for konvensjonell sement. The mixture and the method according to the invention provide a system that adheres to the wellbore and the liner and thereby ensures better durability of the seal, with a significantly reduced tendency to fluid migration, channel formation and the like. Furthermore, the method and the mixture according to the invention provide a more flexible final structure that is less susceptible to damage as a result of geographical changes and the like, and the mixture can be produced at costs that are comparable to the costs of conventional cement.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

En detaljert beskrivelse av foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse følger, med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser en lokalitet for utøvelse av oppfinnelsen og flere aspekter av fremgangsmåen ifølge oppfinnelsen. A detailed description of preferred embodiments of the present invention follows, with reference to the attached drawings, where: Fig. 1 shows a location for practicing the invention and several aspects of the method according to the invention.

NÆRMERE BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en blanding for tetting av brønnhull, spesielt for tetting av ringrom mellom et borehull og en foring. The invention relates to a method and a mixture for sealing wellbore, in particular for sealing annulus between a borehole and a casing.

Som ovenfor angitt krever underjordiske brønner som for eksempel hydrokar-bonproduserende brønner og/eller injeksjonsbrønner i typiske tilfeller at en foring anbringes i brønnhullet for å tilveiebringe en kanal for transport av fluider, og denne foring må sementeres på plass i hullet. I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en blanding som med fordel kan anbringes i ringrommet som avgrenses av brønnhullet eller borehullet og foringen, slik at det dannes en pålitelig, massiv tetning med forbedrede egenskaper sammenlignet med konvensjonell sement. As stated above, underground wells such as hydrocarbon producing wells and/or injection wells typically require a liner to be placed in the wellbore to provide a channel for transporting fluids, and this liner must be cemented in place in the hole. According to the invention, a mixture is provided which can advantageously be placed in the annulus which is delimited by the wellbore or borehole and the casing, so that a reliable, solid seal is formed with improved properties compared to conventional cement.

Fig. 1 viser en typisk utførelse, hvor et borehull 10 er blitt boret gjennom underjordiske formasjoner 12, og en foring 14 er anbrakt inne i borehullet 10. Fig. 1 shows a typical embodiment, where a borehole 10 has been drilled through underground formations 12, and a liner 14 is placed inside the borehole 10.

Den foreliggende oppfinnelse er rettet på en tetningsblanding og en fremgangsmåte som er ideell for bruk for tetting av et ringrom 16 avgrenset mellom veggene av borehullet 10 og den utvendige overflate av foringen 14. Fig. 1 viser en massiv tetning 18 anbrakt i ringrommet 16 i henhold til intensjonen. The present invention is directed to a sealing compound and a method which is ideal for use for sealing an annular space 16 defined between the walls of the borehole 10 and the outer surface of the liner 14. Fig. 1 shows a massive seal 18 placed in the annular space 16 according to the intention.

I henhold til oppfinnelsen kan den ringformede tetning 18 dannes ved pumping av den egnede blanding gjennom et innvendig rom 20 i foring 14, slik at fluidet strømmer gjennom det innvendige rom i foringen 14, ut av bunnen av f&ringen 14 ved hullets nedre ende og opp gjennom ringrommet 16, som vist ved piler A på Fig. 1. Alternativt kan en egnet blanding føres direkte inn i ringrommet 16, for eksempel som vist ved pil B på Fig. 1. According to the invention, the annular seal 18 can be formed by pumping the suitable mixture through an internal space 20 in the liner 14, so that the fluid flows through the internal space in the liner 14, out of the bottom of the liner 14 at the lower end of the hole and up through the annulus 16, as shown by arrows A in Fig. 1. Alternatively, a suitable mixture can be introduced directly into the annulus 16, for example as shown by arrow B in Fig. 1.

I henhold til oppfinnelsen er blandingen for dannelse av den ønskede tetning med fordel et flytende tetningssystem som innbefatter et partikkelformig materiale og et bindemiddel som er aktiverbart, slik at det herder og binder partikler i det partikkel-formige materiale sammen, slik at den ønskede, massive tetning oppnås. According to the invention, the mixture for forming the desired seal is advantageously a liquid sealing system which includes a particulate material and a binder which is activatable, so that it hardens and binds particles in the particulate material together, so that the desired, massive sealing is achieved.

Videre kan det flytende tetningssystem ifølge oppfinnelsen, som omfatter et partikkelformig materiale og et bindemiddel i væskefase, med fordel utstyres med et aktiveringsmiddel som tjener til å opprettholde fluiditeten av systemet av partikkelformig materiale og bindemiddel under pumping, og som dessuten tjener til å akselerere størk-ningen av dette system under herding. Aktiveringsmidlet er et pH-modifiserende middel som justerer pH-verdien mot basiske verdier. Furthermore, the liquid sealing system according to the invention, which comprises a particulate material and a binder in liquid phase, can advantageously be equipped with an activating agent which serves to maintain the fluidity of the system of particulate material and binder during pumping, and which also serves to accelerate solidification ning of this system during curing. The activator is a pH-modifying agent that adjusts the pH value towards basic values.

I henhold til oppfinnelsen er det partikkelformige materiale et steinmateriale, for eksempel et materiale valgt blant sand, mudder, leire og liknende. Steinmaterialet kan omfatte rester fra formasjonen, som er blitt dannet under brønnboreprosessen. Det partikkelformige materiale omfatter partikler med en midlere partikkelstørrelse på mellom ca. 0,5 um og 500 um. I henhold til oppfinnelsen adhererer det partikkelformige materiale med fordel til brønnhullets vegger og den utvendige overflate av foringen under pumping av fluid, hvorved det på fordelaktig måte hindrer migrering av fluid inn i ringrommet og kanaldannelse eller andre uønskede omstendig-heter mens fluidet herdes. According to the invention, the particulate material is a stone material, for example a material selected from among sand, mud, clay and the like. The rock material may include residues from the formation, which have been formed during the well drilling process. The particulate material comprises particles with an average particle size of between approx. 0.5 µm and 500 µm. According to the invention, the particulate material advantageously adheres to the walls of the wellbore and the outer surface of the liner during pumping of fluid, whereby it advantageously prevents migration of fluid into the annulus and channel formation or other undesirable circumstances while the fluid hardens.

Det partikkelformige materiale kan hensiktsmessig utgjøres av partikler av ønsket størrelse av ethvert egnet materiale. I denne henseende velges materialet fortrinnsvis slik at det fås et materiale som er i stand til å stabilisere brønnen mekanisk, mens det samtidig er forlikelig med formasjonene og fluidene som opptrer i brønnhullet. Videre kan det partikkelformige materiale, i henhold til et foretrukket aspekt av oppfinnelsen, fås ved oppbryting eller annen knusing av borekaks under boringen av brønnen. På denne måte utgjøres det partikkelformige materiale av et steinmateriale, dannet fra bergarten som omgir brønnen som skal tettes. Dette bidrar til å sikre forlikelighet mellom det partikkelformige materiale og brønnen og andre geologiske omgivelser. The particulate material can conveniently be made up of particles of the desired size of any suitable material. In this respect, the material is preferably chosen so that a material is obtained which is capable of mechanically stabilizing the well, while at the same time being compatible with the formations and fluids occurring in the wellbore. Furthermore, the particulate material can, according to a preferred aspect of the invention, be obtained by breaking up or otherwise crushing drilling cuttings during the drilling of the well. In this way, the particulate material is made up of a stone material, formed from the rock that surrounds the well to be sealed. This helps to ensure compatibility between the particulate material and the well and other geological surroundings.

Bindemidlet foreligger i væskefase inneholdende oppslemmede nanopartikler og tilveiebringes som en alkohol-/syresuspensjon av nanopartikler. Egnede alkohol-/syresuspensjoner innbefatter metanol/HCL, etanol/HCL, metanol/H2S04 og lignende. Nanopartiklene som anvendes i henhold til oppfinnelsen, tilveiebringes med en midlere The binder is in liquid phase containing suspended nanoparticles and is provided as an alcohol/acid suspension of nanoparticles. Suitable alcohol/acid suspensions include methanol/HCL, ethanol/HCL, methanol/H 2 SO 4 and the like. The nanoparticles used according to the invention are provided by a means

partikkelstørrelse på mellom ca. 1 nanometer (10"<9>m) (nm) og ca. 200 nanometer (10"<9>m) particle size of between approx. 1 nanometer (10"<9>m) (nm) and about 200 nanometers (10"<9>m)

(nm). Nanopartiklene kan dannes av molekyler av organiske og uorganiske komponenter. Den uorganiske komponent har affinitet for steinmaterialet og de geologiske omgivelser i formasjonen. Således er for eksempel SiC>2 velegnet som den uorganiske forbindelse, spesielt silika og/eller kvarts. Den organiske komponent muliggjør polymerisasjonsbinding av den uorganiske komponent til steinmaterialet som den kommer i kontakt med, og de geologiske omgivelser i formasjonen under visse pH-betingelser, slik det vil bli forklart nedenfor. Egnede organiske komponenter innbefatter for eksempel silaner, hydroksylforbindelser og/eller alkaloider. Egnede nanopartikkel-materialer for bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter de materialer som er beskrevet i PCT/EP97/06370, publisert 28. mai 1998. Bindemidlet tjener som et nanobindemiddel ved at det, når det herdes, tjener til å binde det partikkelformige materiale, slik at det bidrar til å bygge opp en ønsket fast struktur. Den polymerisasjonsbinding av nanopartiklene som er beskrevet ovenfor, er praktisk talt fraværende under sure betingelser. Bindingsprosessen vil finne sted over tid i omgivelser med nøytral pH. Bindingen og herdeprosessen kan akselereres ved injeksjon av vann etter konsoliderings-fluidet. Ytterligere akselerering oppnås ved å endre systemets pH-verdi mot høyere basisitet. Alkohol/syre-suspensjonen tjener videre til å rengjøre brønnhullets og foringens overflater, slik at det oppnås en ønskelig tetting mot disse. (nm). The nanoparticles can be formed from molecules of organic and inorganic components. The inorganic component has an affinity for the rock material and the geological surroundings in the formation. Thus, for example, SiC>2 is suitable as the inorganic compound, especially silica and/or quartz. The organic component enables polymerization bonding of the inorganic component to the rock material with which it comes into contact, and the geological environment of the formation under certain pH conditions, as will be explained below. Suitable organic components include, for example, silanes, hydroxyl compounds and/or alkaloids. Suitable nanoparticulate materials for use in the method of the invention include those described in PCT/EP97/06370, published May 28, 1998. The binder serves as a nanobinder in that, when cured, it serves to bind the particulate material, so that it helps to build up a desired fixed structure. The polymerization bond of the nanoparticles described above is practically absent under acidic conditions. The binding process will take place over time in an environment with a neutral pH. The bonding and curing process can be accelerated by injecting water after the consolidation fluid. Further acceleration is achieved by changing the system's pH value towards higher basicity. The alcohol/acid suspension also serves to clean the surfaces of the wellbore and the liner, so that a desirable seal is achieved against them.

Det partikkelformige materiale og bindemidlet er til stede i det flytende tetningssystem i et vektforhold mellom partikkelformig materiale og bindemiddel på mellom ca. 8,5:1 og ca. 9,5:1. The particulate material and the binder are present in the liquid sealing system in a weight ratio between particulate material and binder of between approx. 8.5:1 and approx. 9.5:1.

Det flytende bindemiddel og det partikkelformige materiale kan blandes på hensiktsmessig måte for å danne tetningssystemet. The liquid binder and the particulate material may be suitably mixed to form the sealing system.

Blandingen ifølge oppfinnelsen benyttes med fordel for å danne en fast tetning i en brønns ringrom ved at det flytende system anbringes i ringrommet på en hvilken som helst kjent måte, for eksempel ved bruk av én av metodene vist på Fig. 1. Så snart systemet er på plass, blir systemet herdet og tillatt å størkne, og dette utføres fortrinnsvis ved at systemets pH endres mot mer basiske verdier, slik at den ønskede størkning akselereres. Systemets pH kan justeres for eksempel gjennom injeksjon av H20, en basisk NaOH-oppløsning i H2O eller ved hjelp av annet pH-modifiserende additiv. The mixture according to the invention is advantageously used to form a firm seal in the annulus of a well by placing the liquid system in the annulus in any known way, for example using one of the methods shown in Fig. 1. As soon as the system is in place, the system is hardened and allowed to solidify, and this is preferably done by changing the system's pH towards more basic values, so that the desired solidification is accelerated. The system's pH can be adjusted, for example, by injecting H20, a basic NaOH solution in H2O or by means of another pH-modifying additive.

Så snart den faste tetning er blitt herdet i tilstrekkelig grad, kan hvilke som helst ytterligere handlinger foretas i brønnen, for eksempel perforering gjennom den ringformede tetning til et geografisk lag av formasjonen hvorfra produksjon er ønskelig, og brønnen kan deretter settes i produksjon og/eller underkastes injeksjon etter ønske. Once the fixed seal has been sufficiently hardened, any further operations may be performed in the well, such as perforating through the annular seal to a geographic layer of the formation from which production is desired, and the well may then be put on production and/or subject to injection as desired.

Den faste tetning som dannes i henhold til den foreliggende oppfinnelse, har en permeabilitet på høyst ca. 1 md. Følgelig er den faste tetning pålitelig med hensyn til å hindre fluidmigrering fra uønskede formasjoner. The fixed seal that is formed according to the present invention has a permeability of at most approx. 1 month. Consequently, the fixed seal is reliable in terms of preventing fluid migration from unwanted formations.

Den faste tetning har en sammenpressingsstyrke på minst ca. 5516 kPa, hvilket gjør den faste tetning ideell for bruk i ringrom i underjordiske brønner. The fixed seal has a compressive strength of at least approx. 5516 kPa, which makes the fixed seal ideal for use in annulus in underground wells.

Det vil lett forstås at det med den foreliggende oppfinnelse er tilveiebrakt en fremgangsmåte og en blanding som fordelaktig muliggjør forbedringer sammenlignet med bruk av konvensjonell sement ved tetting av ringrom og andre brønnhullomgivelser. Blandingen ifølge oppfinnelsen medfører fordeler med hensyn til adhesjon og tetningens bestandighet, samt med hensyn til fleksibilitet. Videre er kostnadene for blandingen ifølge oppfinnelsen stort sett de samme som kostnadene for konvensjonell sement, som for eksempel sement av type B og sement av type H. It will be easily understood that the present invention has provided a method and a mixture which advantageously enables improvements compared to the use of conventional cement when sealing annulus and other wellbore surroundings. The mixture according to the invention entails advantages with regard to adhesion and the durability of the seal, as well as with regard to flexibility. Furthermore, the costs of the mixture according to the invention are largely the same as the costs of conventional cement, such as cement of type B and cement of type H.

Den økede adhesjon av det partikkelformige materiale til foringens overflate og formasjonsveggene reduserer muligheten for kanalisering av fluid som ville resultere i uønsket produksjon fra uønskede soner eller formasjoner gjennom hvilke brønnen er blitt boret. Dette bidrar også til å hindre overkryssing av formasjonsfluid som følge av trykk-forskjeller. The increased adhesion of the particulate material to the casing surface and formation walls reduces the possibility of fluid channeling that would result in unwanted production from unwanted zones or formations through which the well has been drilled. This also helps to prevent crossing over of formation fluid as a result of pressure differences.

Det partikkelformige materiale velges i henhold til den spesielle anvendelse i ethvert gitt tilfelle, fortrinnsvis slik at det er forlikelig med formasjonsfluidene, og slik at det gir en tilstrekkelig grad av fleksibilitet som reduserer risikoen for brudd og sprekkdannelse. The particulate material is selected according to the particular application in any given case, preferably so that it is compatible with the formation fluids, and so that it provides a sufficient degree of flexibility that reduces the risk of fracture and cracking.

Bruk av et bindemiddel innbefattende en alkohol/syre-suspensjon muliggjør også, som ovenfor angitt, rengjøring av formasjonsveggenes og foringens overflate som et innledende trinn, før herdingen, slik at det fås tetninger av bedre kvalitet. Use of a binder including an alcohol/acid suspension also enables, as indicated above, cleaning of the surface of the formation walls and liner as an initial step, prior to curing, so that better quality seals are obtained.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for tetting av et ringrom mellom et borehull og en foring, omfattende: å tilveiebringe et flytende tetningssystem omfattende et partikkelformig materiale og et bindemiddel, å anbringe det flytende tetningssystem i ringrommet, hvorved det partikkelformige materiale adhererer til borehullets vegger og foringen, og å herde det flytende tetningssystem, slik at det dannes en fast tetning i ringrommet, karakterisert ved at det partikkelformige materiale omfatter et steinmateriale, og at bindemidlet omfatter en alkohol-syre-suspensjon av nanopartikler.1. Method for sealing an annulus between a borehole and a casing, comprising: providing a liquid sealing system comprising a particulate material and a binder, placing the liquid sealing system in the annulus, whereby the particulate material adheres to the walls of the borehole and the casing, and to harden the liquid sealing system, so that a solid seal is formed in the annulus, characterized in that the particulate material comprises a stone material, and that the binder comprises an alcohol-acid suspension of nanoparticles. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at systemet ytterligere omfatter et aktiveringsmiddel for å holde systemet i flytende tilstand under anbringelsestrinnet og for å akselerere størkningen av fluidet under herdetrinnet.2. Method according to claim 1, characterized in that the system further comprises an activating agent to keep the system in a liquid state during the application step and to accelerate the solidification of the fluid during the curing step. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at aktiveringsmidlet omfatter et modifiseringsmiddel med basisk pH.3. Method according to claim 2, characterized in that the activating agent comprises a modifying agent with a basic pH. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det partikkelformige materiale har en midlere partikkel-størrelse på høyst ca. 500 um.4. Method according to claim 1, characterized in that the particulate material has an average particle size of at most approx. 500 µm. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter: fremskaffing av borekaks fra boringen av borehullet, og oppbryting av borekaksen for å danne det partikkelformige materiale.5. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises: obtaining drill cuttings from the drilling of the borehole, and breaking up the drill cuttings to form the particulate material. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det partikkelformige materiale omfatter partikler av et materiale valgt blant sand, mudder, leire og kombinasjoner derav.6. Method according to claim 1, characterized in that the particulate material comprises particles of a material selected from among sand, mud, clay and combinations thereof. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlet og det partikkelformige materiale er til stede i et vektforhold mellom partikkelformig materiale og bindemiddel på mellom 8,5:1 og 9,5:1.7. Method according to claim 1, characterized in that the binder and the particulate material are present in a weight ratio between particulate material and binder of between 8.5:1 and 9.5:1. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlet under herdetrinnet danner bindinger mellom partikler av det partikkelformige materiale og borehullets vegger.8. Method according to claim 1, characterized in that the binder during the curing step forms bonds between particles of the particulate material and the borehole walls. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at herdetrinnet omfatter endring av systemets pH-verdi, for derved å bringe systemet over i fast form.9. Method according to claim 1, characterized in that the curing step includes changing the system's pH value, thereby bringing the system into solid form. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den faste tetning har en permeabilitet på høyst ca. 1 md.10. Method according to claim 1, characterized in that the fixed seal has a permeability of at most approx. 1 month 11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den faste tetning har en sammentrykningsstyrke på minst ca. 5516 kPa.11. Method according to claim 1, characterized in that the fixed seal has a compressive strength of at least approx. 5516 kPa. 12. Blanding for tetting av borehull, omfattende et flytende tetningssystem inneholdende et partikkelformig materiale og et bindemiddel, og at bindemidlet lar seg aktivere til å binde partikler av det partikkelformige materiale og å danne en fast tetning, karakterisert ved at det partikkelformige materiale omfatter et steinmateriale, og at bindemidlet omfatter en alkohol-syre-suspensjon av nanopartikler.12. Mixture for sealing boreholes, comprehensive a liquid sealing system containing a particulate material and a binder, and that the binder can be activated to bind particles of the particulate material and to form a solid seal, characterized in that the particulate material comprises a stone material, and that the binder comprises an alcohol-acid suspension of nanoparticles. 13. Blanding ifølge krav 12, karakterisert ved at systemet ytterligere omfatter et aktiveringsmiddel for å holde systemet i flytende tilstand under anbringelsestrinnet og for akselerering av størkningen av fluidet under herdetrinnet.13. Mixture according to claim 12, characterized in that the system further comprises an activation agent for keeping the system in a liquid state during the application step and for accelerating the solidification of the fluid during the curing step. 14. Blanding ifølge krav 12, karakterisert ved ataktiveringsmidletomfatterNaOH.14. Mixture according to claim 12, characterized by the activating agent includes NaOH. 15. Blanding ifølge krav 12, karakterisert ved at det partikkelformige materiale har en midlere partikkelstørrelse på høyst ca. 5000 um.15. Mixture according to claim 12, characterized in that the particulate material has an average particle size of at most approx. 5000 µm. 16. Blanding ifølge krav 12, karakterisert ved at det partikkelformige materiale omfatter partikler av et materiale valgt blant sand, mudder, leire og kombinasjoner derav.16. Mixture according to claim 12, characterized in that the particulate material comprises particles of a material selected from among sand, mud, clay and combinations thereof.
NO20021313A 2001-03-16 2002-03-15 Mixing and method of sealing an annulus between a borehole and a liner NO324096B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/809,871 US6554070B2 (en) 2001-03-16 2001-03-16 Composition and method for sealing an annular space between a well bore and a casing

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20021313D0 NO20021313D0 (en) 2002-03-15
NO20021313L NO20021313L (en) 2002-09-17
NO324096B1 true NO324096B1 (en) 2007-08-13

Family

ID=25202389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20021313A NO324096B1 (en) 2001-03-16 2002-03-15 Mixing and method of sealing an annulus between a borehole and a liner

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6554070B2 (en)
CA (1) CA2376827C (en)
MX (1) MXPA02002722A (en)
NO (1) NO324096B1 (en)
RU (1) RU2230178C2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6935432B2 (en) * 2002-09-20 2005-08-30 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for forming an annular barrier in a wellbore
US7828068B2 (en) * 2002-09-23 2010-11-09 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for thermal change compensation in an annular isolator
US6854522B2 (en) * 2002-09-23 2005-02-15 Halliburton Energy Services, Inc. Annular isolators for expandable tubulars in wellbores
US20050109502A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Jeremy Buc Slay Downhole seal element formed from a nanocomposite material
US7013998B2 (en) * 2003-11-20 2006-03-21 Halliburton Energy Services, Inc. Drill bit having an improved seal and lubrication method using same
US20050161212A1 (en) * 2004-01-23 2005-07-28 Schlumberger Technology Corporation System and Method for Utilizing Nano-Scale Filler in Downhole Applications
DE102007059424A1 (en) * 2007-12-10 2009-06-18 Epg (Engineered Nanoproducts Germany) Ag Cement additives for oil-compatible cements
US8273173B2 (en) * 2008-09-22 2012-09-25 Intevep, S.A. Nano-additive for hydrocarbon well cementing operations
US8936081B2 (en) 2009-04-09 2015-01-20 Schlumberger Technology Corporation Compositions and methods for servicing subterranean wells
FI20106154A0 (en) 2010-11-03 2010-11-03 Atlas Copco Rotex Ab Oy Method and apparatus for connecting a ground pipe to the ground

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3998269A (en) * 1975-10-10 1976-12-21 Shell Oil Company Plugging a subterranean reservoir with a self-sealing filter cake
US4176720A (en) * 1978-07-27 1979-12-04 Atlantic Richfield Company Well cementing in permafrost
US4696698A (en) * 1985-10-15 1987-09-29 American Colloid Company Flexible grout composition and method
US4730675A (en) * 1986-12-22 1988-03-15 Marathon Oil Company Plugging an abandoned well with a polymer gel
US4948428A (en) * 1988-09-14 1990-08-14 Baroid Technology, Inc. Grouting composition and method for grouting conduits in well bores
US5038863A (en) * 1990-07-20 1991-08-13 Altantic Richfield Company Cementing oil and gas wells
US5351757A (en) * 1992-12-18 1994-10-04 Chevron Research And Technology Company Method for silica gel emplacement for enhanced oil recovery
US5407879A (en) * 1993-09-29 1995-04-18 American Colloid Company Method of improving the contaminant resistance of a smectite clay by rewetting and impregnating the clay with a water-soluble polymer, and redrying the polymer-impregnated clay
US5398758A (en) * 1993-11-02 1995-03-21 Halliburton Company Utilizing drilling fluid in well cementing operations
US5411092A (en) * 1993-12-30 1995-05-02 Shell Oil Company Optimizing blast furnace slag cements
DE19647368A1 (en) 1996-11-15 1998-05-20 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Composites
US6152227A (en) * 1997-10-24 2000-11-28 Baroid Technology, Inc. Drilling and cementing through shallow waterflows

Also Published As

Publication number Publication date
US6554070B2 (en) 2003-04-29
MXPA02002722A (en) 2004-11-12
NO20021313D0 (en) 2002-03-15
CA2376827C (en) 2005-01-04
CA2376827A1 (en) 2002-09-16
RU2230178C2 (en) 2004-06-10
NO20021313L (en) 2002-09-17
US20020129939A1 (en) 2002-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7886823B1 (en) Well remediation using downhole mixing of encapsulated plug components
US5358047A (en) Fracturing with foamed cement
EP0936344A2 (en) System and method for treatment of drilling or completion fluid
CA2969788C (en) Additive for improving homogeneity of epoxy resin and cement composites
AU2015390249B2 (en) Fracture having a bottom portion of reduced permeability and a top portion having a higher permeability
AU2012279069B2 (en) Method for drilling and completion operations with settable resin compositions
MXPA03011078A (en) Method for managing the production of a well.
US20190264091A1 (en) Biologically mediated precipitation of carbonates for use in oilfield applications
US20050274516A1 (en) Formation Consolidation Process
AU2012279069A1 (en) Method for drilling and completion operations with settable resin compositions
NO324096B1 (en) Mixing and method of sealing an annulus between a borehole and a liner
US6938692B2 (en) Permeable cement composition and method for preparing the same
AU2015398683A1 (en) Fluid creating a fracture having a bottom portion of reduced permeability and a top having a higher permeability
US10913886B2 (en) Superhydrophobic additive
RU2002106718A (en) Method of compaction of wells and composition used for this purpose
US12065610B2 (en) Well barriers for subterranean storage of carbon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees